JP6412220B2 - アトマイズ装置 - Google Patents

Description

本発明は、六方晶フェライト粉体用非晶質体の製造方法、六方晶フェライト粉体の製造
方法およびアトマイズ装置に関し、詳しくは、アトマイズ装置を用いて高密度の磁気記録
に適した六方晶フェライト粉体用の非晶質体を製造する方法に関する。

近年、より高速でより大容量のデータを転送するための技術が進展し、あわせて該デー
タを保存する技術も必要になってきている。データを保存する技術としては、たとえば、
磁性体の磁化を利用する磁気記録が用いられている。

磁気記録に用いられる磁性体としては、たとえば、Ｆｅ系磁性粉等のメタル磁性粉など
が例示される。このようなメタル磁性粉を用いて高密度の磁気記録を達成するために、メ
タル磁性粉を微粒子化することが行われている。

しかしながら、メタル磁性粉を微粒子化しようとすると、磁性粉の酸化による磁気特性
の劣化という問題があり、微粒子化には限界があった。

そこで、酸化による磁気特性の劣化が少なく、保磁力の高い磁性粉として、六方晶フェ
ライトの粉体を用いることが検討されている。六方晶フェライトは酸化物であるため、微
粒子化しても上記の問題は生じず、高密度の磁気記録に好適である。

このような六方晶フェライトの粉体を得るには、たとえば、下記に示すガラス結晶化法
が用いられる（特許文献１および２を参照）。ガラス結晶化法では、まず、ガラス成分と
磁性体原料であるフェライト成分とを高温で溶融し、溶融物を得る。次に、この溶融物を
溶融状態から急冷することにより、非晶質体（ガラス体）を得る。得られた非晶質体を熱
処理することにより、非晶質体中に六方晶フェライトを析出させた六方晶フェライト粉体
の前駆体を得る。この六方晶フェライト粉体の前駆体からガラス成分を分離することによ
り、微粒子状の六方晶フェライト粉体が得られる。

特開２０１１−２１３５４４号公報 特開２０１１−１８１１３０号公報

上記の方法により得られる六方晶フェライト粉体の磁気特性を良好とするために、たと
えば、急冷時における溶融物の冷却速度を速くすることが行われている。溶融物を急冷す
る方法として、上記の特許文献１には、回転する一対の圧延ロール間に溶融物を供給して
冷却する方法が開示されている。また、上記の特許文献２には、溶融物にアトマイズガス
を噴射して溶融物を微粉状として急冷する方法が開示されている。

一方、コンピュータ用のデータストレージ等の高密度磁気記録媒体の市場では、高特性
と安定供給とを両立できる磁性粉が求められている。そのため、高密度の磁気記録に適し
た六方晶フェライト粉体の歩留まりを向上させることが求められている。

しかしながら、特許文献１に示すような圧延ロールを用いる冷却方法では大規模な装置
が必要であるという問題、また、メンテナンスに費用および時間が掛かり、安定した供給
の実現が困難であるという問題があった。また、特許文献２に示すようなガスアトマイズ
による冷却方法では、微粉状の溶融物のうち、比較的に小さな径を有するものは冷却され
やすいため、冷却速度を十分に速くすることができる。しかしながら、微粉状の溶融物の
大部分を占め比較的に大きな径を有する微粉状の溶融物の冷却速度を十分に速くすること
ができない。その結果、特性の低い六方晶フェライト粉体が多くなってしまい、高密度の
磁気記録に適した六方晶フェライト粉体の生産効率が悪化するという問題があった。

本発明は、上記の状況を鑑みてなされ、高密度な磁気記録に好適な六方晶フェライト粉
体を歩留まりよく製造するために、比較的に大きな径を有する溶融物の冷却速度を速くし
て、六方晶フェライト粉体の前駆体としての非晶質体を得ることができる六方晶フェライ
ト粉体用非晶質体の製造方法および該六方晶フェライト粉体の製造方法を提供することを
目的とする。また、本発明の別の目的は、非晶質体等のアトマイズ粉の冷却速度を速くす
ることができるアトマイズ装置を提供することである。

本発明者らは、六方晶フェライト粉体の前駆体としての非晶質体の製造工程に着目し、
比較的に径の大きな溶融物の冷却速度を速くするために、該溶融物の冷却時に該溶融物の
表面積を増加させ、該溶融物の内部まで迅速に冷却することにより、上記の課題を解決で
きることを見い出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の態様は、
六方晶フェライト成分の原料とガラス成分の原料とを少なくとも含む溶融物を溶湯供給
部から供給し、供給された溶融物にアトマイズガス噴射部からアトマイズガスを噴射して
溶融物を微粉化するアトマイズ工程を有し、
アトマイズ工程において、溶融物を微粉化して得られる微粉の少なくとも一部をアトマ
イズガス噴射部の下方に微粉を取り囲むように配置された冷却部材に衝突させ、塑性変形
させる六方晶フェライト粉体用非晶質体の製造方法である。

なお、本明細書では、「微粉が塑性変形する」とは、微粉が冷却部材に衝突する前後に
おいて、微粉の形状が異なっており、かつ微粉は、衝突後の形状を保っていることを意味
する。

好ましくは、微粉の少なくとも一部を溶融状態で冷却部材に衝突させることにより微粉
の少なくとも一部を扁平状に塑性変形させ、扁平状を保ちながら微粉を冷却して非晶質体
を得る。

なお、本明細書では、「扁平状」とは、球状、塊状等の立体形状のものを一方向に押し
潰した形状を意味する。なお、扁平状には、部分的に凹凸があり、変形が見られても、全
体として見た場合に、平板または厚みの薄い直方体を含み、また、薄片状および鱗片状を
含む。たとえば、一般的にフレーク状と称するものもこれに含まれる。また、「球状」と
は、部分的に凹凸があり、変形が見られても、全体として見た場合に、直方体よりは立方
体に近い立体形状を意味しており、粒状を含む。

好ましくは、冷却部材は、筒状の部材である。より好ましくは、冷却部材は、円筒状の
部材である。あるいは、好ましくは、冷却部材は、複数の部材から構成される。

好ましくは、冷却部材は、冷却部材を振動させるための振動機構を有している。

好ましくは、冷却部材は、流体を該冷却部材内に循環させることにより冷却する機構を
有している。

好ましくは、六方晶フェライト成分の原料に炭酸バリウムを含む。

好ましくは、アトマイズガスの圧力が０．２〜１．０ＭＰａである。また、好ましくは
、アトマイズガスの流量が１．５〜１０Ｎｍ^３／分である。

本発明の別の態様は、上記のいずれかに記載の六方晶フェライト粉体用非晶質体の製造
方法を有する六方晶フェライト粉体の製造方法である。

本発明の別の態様は、
チャンバと、
溶融物をチャンバ内に供給する溶湯供給部と、
溶融物にアトマイズガスを噴射するアトマイズガス噴射部と、
冷却部材と、を有し、
冷却部材は、アトマイズガスにより溶融物を微粉化して得られる微粉の少なくとも一部
が冷却部材に衝突するようにアトマイズガス噴射部の下方に微粉を取り囲むように配置さ
れているアトマイズ装置である。

好ましくは、冷却部材は筒状の部材である。あるいは、好ましくは、冷却部材は複数の
部材から構成される。

本発明によれば、高密度な磁気記録に好適な六方晶フェライト粉体を歩留まりよく製造
するために、六方晶フェライト粉体の前駆体としての非晶質体の冷却速度を速くすること
ができる六方晶フェライト粉体用非晶質体の製造方法を提供することができる。また、本
発明によれば、非晶質体等のアトマイズ粉の冷却速度を速くすることができるアトマイズ
装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る六方晶フェライト粉体用非晶質体の製造方法および六方晶フェライト粉体の製造方法を示すフローチャートである。 図２は、本実施形態に係るアトマイズ装置の概略断面図を示す。 図３は、図２に示すアトマイズ装置が有する冷却部材の断面形状を示す概略図である。 図４は、変形例における冷却部材の断面形状を示す概略図である。 図５は、本発明の実施例および比較例に係る非晶質体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 図６は、本発明の実施例および比較例に係る六方晶フェライト粉体の保磁力と粒子体積との関係を示すグラフである。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき、以下の順序で詳細に説明する。
１．六方晶フェライト粉体
２．六方晶フェライト粉体の製造方法
３．本実施形態の効果
４．変形例

（１．六方晶フェライト粉体）
本実施形態に係る方法により製造される六方晶フェライト粉体は、六方晶フェライト粒
子の集合体である。六方晶フェライト粒子は、六方晶型結晶構造を有し、組成式がＡＦｅ
_１２Ｏ_１９で表される六方晶フェライトで主に構成されている。六方晶フェライトは、結
晶のｃ軸異方性に起因する磁気異方性を示し、保磁力が高いハードフェライトである。

組成式中の「Ａ」は、アルカリ土類金属であることが好ましく、本実施形態では、「Ａ
」がＢａであることが好ましい。また、六方晶フェライト粒子には、所望の特性に応じて
添加成分が含有されてもよい。添加成分としては、保磁力を調整するために２価あるいは
４価の元素が含有されてもよいし、粒子の形状を制御するためにビスマス（Ｂｉ）が含有
されてもよいし、粒子の熱安定性を高めるためにニオブ（Ｎｂ）が含有されてもよい。

本実施形態に係る方法により製造される六方晶フェライト粉体は、粒子体積あたりの保
磁力が高く、高密度の磁気記録に好適な磁性粉である。

（２．六方晶フェライト粉体の製造方法）
本実施形態では、上記の六方晶フェライト粉体を製造する方法を図１に示すフローチャ
ートを用いて説明する。該六方晶フェライト粉体は、ガラス結晶化法を用いて製造される
非晶質体から製造される。したがって、六方晶フェライト粉体を製造する方法は、該六方
晶フェライト粉体用非晶質体を製造する方法を含んでいる。まず、出発原料として、ガラ
ス成分の原料と、六方晶フェライト成分の原料と、を準備し、必要に応じて添加成分の原
料をさらに準備する。

ガラス成分の原料としては、急冷により非晶質となる各種化合物等であれば特に制限さ
れないが、本実施形態では、ホウ酸を原料として用いる。また、六方晶フェライト成分の
原料としては、後述する熱処理工程により六方晶フェライトを形成する各種化合物等を用
いることができる。たとえば、酸化物、炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、水酸化物、ハロゲ
ン化物等が例示される。本実施形態では、酸化鉄および炭酸バリウムを原料として用いる
。また、添加成分の原料としては、六方晶フェライト成分の原料と同様に、後述する熱処
理工程により六方晶フェライトに含有される各種化合物等を用いることができる。本実施
形態では、酸化ニオブを原料として用いる。

準備した出発原料（ガラス成分の原料、六方晶フェライト成分の原料および添加成分の
原料）を所定の組成比となるように秤量して混合し、混合物を得る。出発原料が均一に混
合されていれば、混合する方法は特に制限されないが、本実施形態では、乾式ミキサーを
用いて行う乾式混合が挙げられる。

（溶融工程Ｓ１０）
溶融工程Ｓ１０では、得られる混合物を溶融して溶湯（溶融物）を得る。溶融温度は１
２５０〜１５００℃であることが好ましく、１３００〜１５００℃であることがより好ま
しく、１３５０〜１４５０℃であることがさらに好ましい。溶融時には、溶湯を混合しな
がら撹拌してもよい。溶融時間は、ガラス成分と、六方晶フェライト成分と、添加成分と
、が均一に溶融されていれば、短い方が好ましい。

（アトマイズ工程Ｓ２０）
アトマイズ工程Ｓ２０では、溶融工程Ｓ１０において得られた溶湯を、ガスアトマイズ
法を用いて急冷し、微粉状の非晶質体を形成する。この非晶質体は、ガラス成分と六方晶
フェライト成分と添加成分とから構成される。本実施形態では、図２に示すアトマイズ装
置を用いてアトマイズ工程Ｓ２０を行う。

該アトマイズ装置は、チャンバ１０と、るつぼ１１と、溶湯供給部１２と、アトマイズ
ガス噴射部１３と、冷却部材２０と、を備えている。るつぼ１１は、溶融工程Ｓ１０にお
いて得られる溶湯５０を保持している。溶湯供給部１２は、るつぼ１１に連通しているノ
ズルを通じて、チャンバ１０内に溶湯５０を供給する。溶湯供給部１２の下部に配置され
るアトマイズガス噴射部１３は、溶湯供給部１２から供給される溶湯５０にアトマイズガ
スを噴出して、溶湯５０を微粉状とする。微粉は、アトマイズガスにより図２に示す矢印
の方向に加速され、一部の微粉（たとえば、比較的に小さな径を有する微粉）は冷却部材
に衝突することなく冷却され非晶質体となり、それ以外の微粉は溶融状態で冷却部材２０
に衝突し塑性変形して冷却され非晶質体となる。微粉状の非晶質体はチャンバ１０の下部
からサイクロン１５に集められブロワーで吸引されて回収される。

溶湯供給部１２は、溶湯供給部１２から線状に流出される溶湯５０が冷却部材２０の壁
面で囲まれた空間（冷却部材２０の内部）を通過するように配置されている。また、溶湯
供給部１２から供給される溶湯量は、所望の特性に応じて決定すればよい。

アトマイズガス噴射部１３は、噴射されたアトマイズガスが溶湯５０を微粉化し、微粉
化された溶湯５０が冷却部材２０に衝突するように、噴射角度が調整されていることが好
ましい。また、アトマイズガスとして用いるガスの種類は、ガスアトマイズ法において通
常用いられるガスであれば特に制限されず、たとえば、空気、アルゴン等の不活性ガス等
が例示される。また、アトマイズガスの流量および圧力は、溶湯量、微粉の形状、微粉の
粒子径等に応じて決定すればよいが、本実施形態では、流量は、１．５〜１０Ｎｍ^３／分
であることが好ましく、圧力は０．２〜１．０ＭＰａであることが好ましい。

冷却部材は、アトマイズガス噴射部１３の下方に、該噴射部からアトマイズガスが溶湯
５０に噴射されて生成した微粉を取り囲むように設置され、該微粉の少なくとも一部が冷
却部材に衝突し、微粉に塑性変形が生じるように構成されていれば、その構造、寸法は制
限されない。本実施形態では、冷却部材２０は、筒状部材であり、アトマイズガスにより
加速された微粉を筒状部材の内部の壁面に衝突させるために、生成した微粉を内部の壁面
が取り囲むように配置されている。したがって、本実施形態では、冷却部材２０は、筒状
部材の両端の開口部のうち一方をアトマイズガス噴射部に向けて設置することが好ましい
。

筒状部材を冷却部材として用いることで、アトマイズガスにより加速された微粉のほぼ
全てが冷却部材２０に衝突するため、溶融状態にある微粉が塑性変形する量を増やすこと
ができる。したがって、比較的に大きな径を有する微粉が扁平状となり、冷却部材との熱
交換を効率的に進めることができる。筒状部材としては、たとえば、図３（ａ）に示すよ
うに、断面形状が円形である円筒状の部材、図３（ｂ）に示すように、断面形状が、六角
形等の多角形である多角形筒形状の部材等が例示される。なお、筒状部材には、スリット
のような隙間が設けることができるが、微粉が冷却部材に衝突する確率を高めるためには
、隙間は設けない方が好ましい。

特に、本実施形態では、筒状部材として、図２に示すように、両端が開放された円筒管
を用いることが好ましい。筒状部材としての円筒管は、側面に角部を有していないため、
微粉が角部に付着することを抑制することができる。その結果、微粉の回収率を高めるこ
とができる。円筒管の寸法は、たとえば、長さが３００ｍｍ、内径がφ６０程度である。

冷却部材２０の材質としては、微粉との熱交換を十分に行える程度の材質であれば特に
制限されない。本実施形態では、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上４００Ｗ／ｍＫ以下の範囲
にある材質を用いる。具体的には、ＳＵＳ３０４、銅等が例示される。また、冷却部材２
０において、微粉が衝突する部分を平滑とすることが好ましい。微粉の付着を抑制するこ
とができるからである。

図２において、冷却部材２０は両端が開放された円筒管形状を有しており、一方の端部
は、溶湯供給部１２およびアトマイズガス噴射部１３側に開放されており、円筒管の外周
方向に突出しているフランジ部を有している。他方の端部は、チャンバ１０の下部側に開
放されている。また、冷却部材２０は、溶湯供給部１２およびアトマイズガス噴射部１３
の下方に配置され、これらに近接している。また、冷却部材２０のフランジ部とチャンバ
の蓋部との間には隙間が設けられており、ガスの流路を形成している。冷却部材２０が微
粉を取り囲むように配置されることにより、ガスの流路が制限され、生成した微粉の流路
も含めて流路を制御できるため、微粉の飛散の防止およびアトマイズ装置内での気流の安
定も図ることができる。なお、後述するように、溶湯にアトマイズガスが噴射されて形成
される微粉が冷却部材２０に衝突する確率を増やすため、冷却部材２０はアトマイズガス
の噴射方向の延長線より上部に上端が位置するよう設けることが好ましい。

アトマイズ工程Ｓ２０では、溶湯供給部１２から溶湯５０が線状に流出されると、冷却
部材２０の内部を通過する。また、アトマイズガス噴射部１３から噴射されるアトマイズ
ガスも冷却部材２０の内部に向かって（図２に示す矢印の方向に）噴射される。したがっ
て、冷却部材２０の近傍において、溶湯５０が微粉化されることになる。このとき、微粉
はその表面張力によりほぼ球状となっている。また、この冷却部材２０は、微粉の少なく
とも一部を取り囲むように配置されているため、冷却部材２０の近傍では、多くの微粉は
球状で溶融状態を保っており、凝固していない。

また、アトマイズガスは、冷却部材２０の内部に向かって噴射されているため、微粉は
アトマイズガスの噴射方向（図２に示す矢印の方向）に加速され、その延長線上にある冷
却部材２０に衝突する。このとき、比較的に小さな径を有する微粉は冷却部材２０と衝突
する前に冷却され、非晶質体となるが、多くの微粉は溶融状態を保ったままで冷却部材２
０に衝突し、衝突時に容易に変形する。その結果、微粉の形状が球状から扁平状になり、
冷却部材２０との接触面積が大きくなることで、微粉が有する熱が冷却部材２０に効率よ
く交換される。すなわち、冷却部材２０は微粉を塑性変形させると共に、微粉を冷却する
。

また、冷却部材２０の大きさは、微粉の大きさに比べて十分に大きいため、速やかに熱
交換が行われ、微粉は急冷される。その結果、微粉は扁平状を保った状態で凝固して非晶
質体となり、冷却部材２０の他方の端部を通過してチャンバ１０中を落下しチャンバ１０
の下部から吸引された後、サイクロン１５で回収される。

したがって、比較的に大きな径を有する微粉の形状を扁平状とすることにより、溶湯５
０の微粉の冷却速度を速くして凝固させ、非晶質体とすることができる。その結果、アト
マイズガスにより微粉化された溶湯の冷却速度を速くすることができる。

また、本実施形態では、冷却部材２０を強制冷却するための冷却機構として、冷却部材
２０の外周部を覆うようにジャケット２１が配置されており、冷却された流体がジャケッ
ト２１の内部を循環している。該流体が、微粉との熱交換により冷却部材２０に加えられ
た熱を奪い、冷却部材２０を一定の温度に保つことにより、微粉と冷却部材２０との熱交
換をより効率的に行うことができる。

また、本実施形態では、冷却部材２０は、該冷却部材を振動させる振動機構としてのピ
ストンバイブレーター２２を有している。微粉が、溶融状態で冷却部材２０の内壁に衝突
すると、場合によっては、内壁に付着することがある。微粉が内壁に付着すると、微粉の
回収率が低下する傾向にあることに加え、微粉と冷却部材２０との熱交換が効率的に進ま
ない可能性がある。そこで、ピストンバイブレーター２２により冷却部材２０を振動させ
ることで、微粉の付着を解消して、微粉の回収率を高めることができる。ピストンバイブ
レーター２２の取り付け位置としては特に制限されないが、冷却部材２０の下部に取り付
けることが好ましい。なお、ピストンバイブレーター２２による振動は冷却部材２０周辺
に気流をほとんど生じさせないため、ガスの流れを阻害しない。

回収した非晶質体の微粉は粉砕してもよい。粉砕方法としては、特に制限されず、所望
の粒子径に応じて、公知の方法を採用することができる。たとえば、ボールミルによる粉
砕が例示される。また、非晶質体の微粉を篩い分けして、微粉に含まれる粗大粒子を除去
することが好ましい。微粉の粒子径を所定の範囲内とすることにより、均一な磁気特性を
有する六方晶フェライト粉体が得られやすい。

（熱処理工程Ｓ３０）
熱処理工程Ｓ３０では、アトマイズ工程Ｓ２０において得られる非晶質体の微粉に熱処
理を行う。この熱処理により、非晶質体の微粉において、六方晶フェライト粒子を析出さ
せ六方晶フェライト粉体の前駆体を得る。このとき、非晶質体の微粉を静置して熱処理を
行ってもよいし、転動させながら熱処理を行ってもよい。

熱処理の温度は、非晶質体の微粉中に六方晶フェライト粒子が析出する温度であれば特
に制限されない。本実施形態では、熱処理温度は、４５０℃以上７５０℃以下の範囲内で
あることが好ましく、５００℃以上７５０℃以下の範囲内であることがより好ましい。熱
処理は単一の処理温度で行う、いわゆる一段階処理でもよいし、異なる処理温度で数段階
に分けて行う、いわゆる多段階処理であってもよい。熱処理の時間は、３０分以上である
ことが好ましく、１時間以上であることがより好ましい。

（分離工程Ｓ４０）
分離工程Ｓ４０では、熱処理工程Ｓ３０において析出した六方晶フェライト粒子を含む
前駆体から、非晶質成分を分離、除去して六方晶フェライト粉体を得る。非晶質成分を分
離する方法としては化学的な手法が好ましい。本実施形態では、酸を用いて非晶質成分を
溶解し、分離除去することが好ましい。たとえば、１０質量％程度に希釈された希酢酸を
用いることができる。また、処理温度は５０℃以上で行うことが好ましい。非晶質成分を
除去するために、酢酸を煮沸させてもよいし、また非晶質成分を均一に除去するために撹
拌してもよい。この時の処理液のｐＨは４．０以下の酸性とすることが好ましい。このよ
うにして、非晶質成分を分離し、六方晶フェライト粉体を得ることができる。

その後、得られる六方晶フェライト粉体を、必要に応じて、洗浄・乾燥させる。洗浄お
よび乾燥は公知の方法により行えばよい。

以上より、本実施形態に係る方法により得られる六方晶フェライト粉体は、粗大粒子が
少なく粒度分布が狭いことに加え、保磁力が高い。したがって、高密度の磁気記録用の磁
性粉として好適である。

（３．本実施形態の効果）
本実施形態に係る方法によれば、溶湯がアトマイズガスの噴射により微粉形状となった
直後に、比較的に大きな径を有する微粉が溶融状態で冷却部材に衝突する。そのため、衝
突の衝撃により、該微粉は球状から扁平状に塑性変形させられることに加え、溶融状態の
微粉と冷却部材との温度差により、微粉が有する熱が冷却部材と熱交換されて急冷される
。その結果、扁平状の形状のままで凝固した非晶質体の微粉が得られる。特に、微粉の形
状が扁平状である場合には、比較的に大きな径を有する微粉であっても、微粉の内部まで
迅速に冷却される。そのため、比較的に小さな径を有する微粉だけでなく、比較的に大き
な径を有する微粉についても、冷却速度を高めることができる。

したがって、該微粉の冷却後に得られる非晶質体を熱処理した前駆体からガラス成分を
分離することにより、粒子体積あたりの保磁力が高い六方晶フェライト粉体が歩留まり良
く得られる。特に、六方晶フェライト粉体がバリウムフェライト粉体である場合には、磁
気特性が冷却速度に影響されやすく、冷却速度が遅い場合に良好な磁気特性が得られにく
いため、本実施形態に係る方法は好適である。

また、冷却部材が筒状である場合、アトマイズガスにより微粉化された溶融物の微粉の
ほとんどが冷却部材に衝突し、塑性変形して冷却される。さらに、冷却部材の壁面に囲ま
れた空間において、溶融物が微粉化されるため、チャンバ内で発生する気流の乱れには影
響されない。その結果、粗大粒子が少なく粒度分布が良好な微粉を得ることができ、磁気
特性が均一な六方晶フェライト粉体を得ることができる。

また、冷却部材に冷却水を循環させるジャケットが備えられていることにより、微粉と
の熱交換をより効率的に行うことができるため、微粉の冷却速度が速くなり、上記の効果
をより高めることができる。

また、冷却部材にピストンバイブレーターが備えられていることにより、冷却部材の内
壁への微粉の付着を抑制できるため、微粉の回収率を高めることができる。その結果、六
方晶フェライト粉体の生産効率を向上させることができる。

本実施形態に係るアトマイズ装置は、上述した冷却部材を有しているため、アトマイズ
粉の冷却速度を速くすることができる。

（４．変形例）
上記の実施形態では、冷却部材として両端が開放された円筒状の部材を用いたが、たと
えば、図４（ａ）〜（ｃ）に示す断面形状を有するように、複数の部材を用いて、溶融物
が線状に流出されるチャンバ内の空間が囲まれるように配置して冷却部材を構成してもよ
い。このように構成された冷却部材においては、部材と部材との間に隙間が形成される。
したがって、筒状の冷却部材を用いる場合に比べて、部材に衝突しない微粉が多くなる傾
向にある。

また、円筒管の下方に向かって断面形状が大きくなる構造であってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変すること
ができる。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に
限定されない。

（実施例１）
六方晶フェライト成分の原料として、酸化鉄（テツゲン製ＨＲＴ）５５５１ｇ、炭酸バ
リウム（ＳＯＬＶＡＹ製／工業用）８１８６ｇを準備し、ガラス成分の原料として、ホウ
酸（Ｂｏｒａｘ製／工業用）３７１３ｇを準備し、添加成分の原料として、酸化ニオブ（
高純度化学研究所製／試薬）９０．９９ｇを準備した。準備した出発原料をそれぞれ秤量
し、均一になるようにヘンシェルミキサーで混合した。得られた混合物を白金製るつぼに
投入し、１４００℃で６０分間保持することで、混合物を完全に溶解させ、溶湯（溶融物
）を得た。

次に、アトマイズ装置内において、溶湯供給部のノズルの下方に位置するアトマイズガ
ス噴射部の下部から２８ｍｍの下方位置に、円筒管状の冷却部材を設置した。この冷却部
材の寸法は、長さが３００ｍｍ、内径が５９．５ｍｍであり、その材質はＳＵＳ３０４（
熱伝導率：１６．７Ｗ／ｍＫ）であった。また、冷却部材の上端から長さ方向に１５０ｍ
ｍの位置まで冷却部材の外周部を覆うジャケットを設け、冷却部材の下端から長さ方向に
１９ｍｍの位置にピストンバイブレーター（エクセン株式会社製ＥＰＶ１８）を設置した
。

得られた溶湯をアトマイズ装置のるつぼに投入し、溶湯供給部のノズルから供給すると
共に、アトマイズガスとしての常温空気を流量が３．７Ｎｍ^３／分、圧力が０．４ＭＰａ
の条件で溶湯に噴射しアトマイズを行った。

アトマイズ時には、冷却部材のジャケット内に水６０％、エタノール４０％の割合で混
合し、−２０℃に冷却した不凍液を循環させた。また、冷却部材をピストンバイブレータ
ーにより振動させた。

アトマイズにより、微粉化した溶湯は、少なくとも一部が冷却部材に衝突して扁平状に
塑性変形し、かつ冷却部材との熱交換により急冷され、非晶質体の微粉となり、チャンバ
の下部からサイクロンに集められブロワーで吸引されて回収された。得られた非晶質体の
ＳＥＭ写真を図５（ａ）に示す。

回収された非晶質体の微粉を篩い分けした。得られた粒度分布を表１に示す。また、目
開きが２５０μｍであるメッシュを用いて篩い分けした際に、メッシュ上に残った粒子を
粗大粒子として除去し、メッシュを通過した微粉を以降の工程では用いた。

得られた非晶質体の微粉を、５℃／分の昇温速度で６７０℃まで昇温し、６７０℃で５
時間保持することにより熱処理を行い、非晶質体の微粉中に六方晶フェライトを生成させ
た前駆体を得た。

六方晶フェライトが生成した前駆体を６０℃に加熱した１０質量％酢酸に６０分浸漬す
ることによりガラス成分を除去し、純水を用いて粉体の表面に付着した酢酸を除去し、六
方晶フェライト粉体を得た。さらに、この六方晶フェライト粉体を、１．０ｍｏｌ／Ｌの
苛性ソーダで洗浄し、濾液の導電率が０．８ｍＳ／ｍ以下になるまで洗浄を繰返した。そ
の後、六方晶フェライト粉体を純水で洗浄し、大気中１１０℃で４時間乾燥した。乾燥後
の六方晶フェライト粉体について、以下に示す保磁力Ｈｃの測定および粒子体積の算出を
行った。

（保磁力Ｈｃ）
六方晶フェライト粉体をφ６ｍｍのプラスチック製容器に詰め、振動試料型磁力計（東
英工業株式会社製ＶＳＭ−Ｐ７−１５）を使用して、外部磁場を７９５．８ｋＡ／ｍ（１
０ｋＯｅ）とした条件で、保磁力Ｈｃ（ｋＡ／ｍ）を測定した。結果を表２に示す。

（粒子体積）
六方晶フェライト粉体についてＸ線回折測定を行い、六方晶フェライトの（２２０）の
回折面におけるピークの半値幅から算出される結晶子径を板面方向の結晶子径とし、六方
晶フェライトの（００６）の回折面におけるピークの半値幅から算出される結晶子径を板
厚方向の結晶子径とした。これらの結晶子径の値を用いて、結晶子径体積を下記の式に基
づき算出した。
結晶子径体積＝（板厚方向の結晶子径）×π×（板面方向の結晶子径／２）^２
本実施例では、この結晶子径体積を「粒子体積」とした。結果を表２に示す。また、粒子
体積あたりの保磁力Ｈｃを図６に示す。

（比較例１）
アトマイズ装置内に冷却部材を設けずに、溶湯をアトマイズガスで微粉化して冷却した
以外は実施例１と同様にして、六方晶フェライト粉体を得た。得られた六方晶フェライト
の保磁力および粒子体積を表２に示す。また、粒子体積と保磁力Ｈｃとの関係を図６に示
す。また、得られた非晶質体のＳＥＭ写真を図５（ｂ）に示す。

（比較例２）
冷却部材として、回転するローラをアトマイズ装置のチャンバ下部に設置して、溶湯を
アトマイズガスで微粉化して冷却した以外は実施例１と同様にして、六方晶フェライト粉
体を得た。得られた非晶質体の微粉の粒度分布を表１に示し、得られた六方晶フェライト
粉体の保磁力および粒子体積を表２に示す。また、粒子体積あたりの保磁力Ｈｃを図６に
示す。

表１より、比較例２の試料の非晶質体の粒度分布が広く、粗大粒子が多いことが確認で
きた。これは、冷却部材が気流の流れを遮る場所に設けられたことにより、アトマイズ装
置のチャンバ内の気流が乱れた結果、粒度分布が広くなったと考えられる。

図５（ａ）より、実施例１において得られた非晶質体は、そのほとんどが扁平状となっ
ていることが確認できた。したがって、実施例１では、比較的に大きな径を有する微粉の
冷却速度は十分に速かったと考えられる。その結果、表２および図６から明らかなように
、実施例１の試料は、粒子体積あたりの保磁力が高い粉体が歩留まりよく得られており、
高密度の磁気記録用の磁性粉として好適であり、かつその生産効率が高いことが確認でき
た。

一方、図５（ｂ）より、比較例１において得られた非晶質体は、そのほとんどが球状で
あることが確認できた。したがって、比較例１では、比較的に大きな径を有する微粉の冷
却速度が遅かったと考えられる。その結果、表２および図６から明らかなように、実施例
１の試料は、粒子体積あたりの保磁力が高い粉体の歩留まりが悪いことが確認できた。

１…アトマイズ装置
１０…チャンバ
１１…るつぼ
１２…溶湯供給部
１３…アトマイズガス噴射部
１５…サイクロン
２０…冷却部材
２１…冷却ジャケット
２２…ピストンバイブレーター
５０…溶湯

Claims (6)

1. チャンバと、
   溶融物を前記チャンバ内に供給する溶湯供給部と、
   前記溶融物にアトマイズガスを噴射するアトマイズガス噴射部と、
   両端が開放された筒状部材である冷却部材と、を有し、
   前記冷却部材は、前記アトマイズガスにより前記溶融物を微粉化して得られる微粉の少なくとも一部が前記冷却部材に衝突して塑性変形するように、前記筒状部材の両端の開口部のうち一方は前記アトマイズガス噴射部に向けられ、且つ、前記アトマイズガス噴射部の下方に前記微粉を取り囲むように配置されていることを特徴とするアトマイズ装置。
2. 前記冷却部材は、筒状の部材であることを特徴とする請求項１に記載のアトマイズ装置。
3. 前記冷却部材は、複数の部材から構成されることを特徴とする請求項２に記載のアトマイズ装置。
4. 六方晶フェライト粉体用非晶質体の製造を行うための請求項１から３のいずれかに記載のアトマイズ装置。
5. 前記六方晶フェライト粉体用非晶質体を吸引回収する請求項４に記載のアトマイズ装置。
6. チャンバと、
   溶融物を前記チャンバ内に供給する溶湯供給部と、
   前記溶融物にアトマイズガスを噴射するアトマイズガス噴射部と、
   両端が開放された筒状部材である冷却部材と、を有し、
   前記冷却部材は、前記アトマイズガスにより前記溶融物が微粉化した溶融状態の微粉の少なくとも一部が衝突するように、前記筒状部材の両端の開口部のうち一方は前記アトマイズガス噴射部に向けられ、且つ、前記アトマイズガス噴射部の下方に前記微粉を取り囲むように配置され、
   前記冷却部材に衝突して冷却された微粉が回収されることを特徴とするアトマイズ装置。